摘要：在对散射介质散射特性进行分析的基础上,提出了一种对散射介质中物体进行单像素成像的方法,基于数字微镜阵列和单点探测器,设计并搭建了相应的单像素成像系统。通过对数字微镜阵列加载一系列具有不同相位的条纹图案,采集对应的光强信息,结合图像恢复算法,实现了对位于散射介质中的物体成像。为了去除噪声,分析了噪声的来源,设计了滤波器对所拍摄的物体图像进行滤波处理,图像质量得到了显著提高。与传统散射介质成像系统相比,该系统结构简单,无需复杂的标定过程,在多个领域具有应用前景。

摘要：抑制散射介质对光的散射,调控光在散射介质中的传输,是光通信、生物光子学、光镊等领域的重要课题.设计并实现了基于宽谱光源和数字相位共轭的可调控光在散射介质中传输的时间反演实验系统.实验获取了不同相干长度下物光和参考光束之间的光程差与干涉图样、相位图及时间反演信号之间的关系,分析了光源相干性对调控光在散射介质中传输的影响.实验结果表明,基于宽谱光源的相干特性和数字相位共轭技术,通过调节光程差能选择性获取同一散射角度及相同传输路径的光束的相对相位,再利用空间光调制器对参考光束进行调控,实现光束的反向传播,从而选择性实现对同一散射角度及相同传输路径的光的时间反演.

摘要：利用单路计算式关联成像技术,实现了光路中存在散射介质情况下彩色目标物体的图像恢复,研究了多波长彩色成像与全光谱白光成像随散射介质浓度的变化关系。实验结果表明:在采样次数3000次情况下,当散射介质浓度增加至6%时,多波长彩色成像的图像可见度由0.21下降至0.061,衬噪比由1.21降至0.33,成像质量随散射介质浓度的增加而降低。但散射介质浓度对全光谱白光成像的质量却影响较小,相同条件下,可见度为0.20.衬噪比为1.061。讨论了散射介质浓度与彩色物体关联成像质量之间的关系,对促进关联成像技术的实用化具有重要意义。

摘要：描述了一种基于大气散射特性分析的微光夜视系统设计。通过分析大气对光学辐射的散射作用,在理想光电成像系统探测方程的基础上,建立了散射介质成像的探测模型,表明大气散射会严重衰减目标对比度,而目标对比度的传递特性即系统调制传递函数将直接影响观察的作用距离。通过选择应用响应光谱主要集中于0.6μm^1.0μm的三代像增强器,优化设计光学系统的MTF,实现了大气环境下的微光系统作用距离的提高。完成的两种焦距分别为250mm和320mm,采用了三代像增强器的夜视仪.野外试验表明,实现对空目标作用距离最大13.7km^18.3km发现、8.0km^8.1km识别。

摘要：基于全息照相的基本原理,分析了全息照相实像的产生条件.当再现光波和参考光波均为正入射的平面波时,能再现与虚像镜像对称(关于全息干板)的实像.设计了合理优化的光路,在不同散射介质中拍摄了全息实像,并探究了不同散射介质对全息实像的清晰度的影响及其机理.

摘要：针对在成像物体没有超出散射介质记忆效应范围的情况下,提出一种结合数字离轴全息术减少散射介质成像中散斑自相关噪声的方法。当成像目标经过散射介质时,使用自相关技术结合相位恢复算法能够从散斑中重建成像目标。但在实际成像的过程中,为了有效抑制环境噪声和热噪声等对重建效果的影响,设计利用离轴全息中的相移法消除噪声项中静态噪声项的干扰,再利用散斑自相关与相位恢复算法重建去噪后效果更好的成像目标。采用结构相似度对重建效果进行定量评估,仿真结果表明对于给出的成像目标,去噪前后的结构相似度从0.8796提高到0.9875,验证了该方法的有效性。说明所提出的方法能够改善散斑自相关法重建效果。

摘要：数字光学相位共轭（Digital optical phase conjugation,DOPC）技术可穿透或在散射介质深部形成高能量、高对比光学聚焦,为组织深层的光激发（如光遗传学）、光成像、光治疗等提供革新的技术手段。基于数字微镜装置（Digital micromirror device,DMD）的DOPC具有响应速度快的独特优势,有望将该技术推向活体应用。针对基于DMD的DOPC散射光学聚焦系统,研究了与DMD共轭的平面镜的位置偏差这一重要却难以准确确定的参数对系统性能（峰背比PBR）的影响,并在课题组之前所提出设计的基础上,提出了一种新的基于DMD反射特性的波前记录光路方案。结果表明,两种设计对于平面镜位置偏差有较好的容忍度,在1mm的范围内,PBR均可保持在最大值的80%以上。新设计对于位置偏差的容忍度更高,达到3mm左右,但其能达到的最高PBR效率要略低近4个百分点。相关设计及结果可为基于DMD的DOPC光学聚焦系统的设计、日常调试等提供新方法及理论指导。